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  • 【高數(shù)】使用拉格朗日輔助函數(shù)解答

    【高數(shù)】使用拉格朗日輔助函數(shù)解答
    求原點到曲面x^2+2y^2-3z^2=4的最小距離
    數(shù)學人氣:347 ℃時間:2019-11-10 13:17:46
    優(yōu)質解答
    設原點到該曲面的距離為L,
    考慮該距離的平方 L² 為目標函數(shù) f(x,y,z)
    則 f(x,y,z)=L²=x²+y²+z²
    曲面方程化為 x²+2y²-3z²-4=0
    設輔助系數(shù)為 a,則對應的拉格朗日輔助函數(shù)為
    f(x,y,z,a)=x²+y²+z²+a(x²+2y²-3z²-4)
    求偏導數(shù)如下(用d作偏導符號):
    df/dx=2x+2ax
    df/dy=2y+4ay
    df/dz=2z-6az
    df/da=x²+2y²-3z²-4
    令上述偏導數(shù)均等于0,即
    df/dx=2x+2ax=0
    df/dy=2y+4ay=0
    df/dz=2z-6az=0
    df/da=x²+2y²-3z²-4=0
    根據(jù)前三個方程成立(a不能同時取兩個值),
    應有x、y、z中的2個為0,另一個不為0
    則有如下解
    x不為0時,解為(±2,0,0,-1),
    y不為0時,解為(0,±√2,0,-1/2),
    z不為0時,無解,
    由于所求解具有對稱性,根據(jù)實際情形,
    該解必對應最小值,
    把解代入可得 L²=4 或 L²=2
    所以,最小值是 L=√2
    此時對應的最小值點為 (0,±√2,0).
    【實際上,該曲面為單葉雙曲面,根據(jù)幾何意義容易求得最小值點,
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